JP4406865B2 - 脈動式ダイヤフラム燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジン運転に伴ってクランクケース内や吸気管内に発生する脈動圧力により駆動されてエンジンに供給するための燃料を輸送する脈動式ダイヤフラム燃料ポンプに関するものである。

２サイクルまたは４サイクルの小型ガソリンエンジンに供給する燃料の輸送手段として、構造が簡単で機械的損失を伴わずに駆動できるという利点を有する脈動式ダイヤフラム燃料ポンプが広く利用されている。

図３は、従来から利用されている周知の脈動式ダイヤフラム燃料ポンプの一例を示す縦断面図であって、ポンプ本体５１の一方の側にポンプダイヤフラム５２により区画されたポンプ室５３と脈圧室５４とを備え、もう一方の側にはパルセータダイヤフラム５５ａ，５５ｂにより区画された吸込室５６および吐出室５７と空気室５８ａ，５８ｂとを備えている。また、ポンプ本体５１のポンプ室５３と吸込室５６および吐出室５７とを区画する仕切壁５９には、吸込弁６０および吐出弁６１が設けられている。

そして、この脈動式ダイヤフラム燃料ポンプはエンジンの運転に伴いクランクケース内や吸気管内、多くはクランクケース内に発生する脈動圧力が脈圧導入路６２により脈圧室５４に導入されてポンプダイヤフラム５２を往復変位させることにより、燃料タンクの燃料を燃料入口６３から吸込室５６、吸込弁６０、ポンプ室５３、吐出弁６１、吐出室５７を経て、燃料出口６４に送出し、図示しない気化器に送ってこれよりエンジンに供給するようになっている。

ところで、このような脈動式ダイヤフラム燃料ポンプの仕切壁５９に配置する燃料逆止弁である吸込弁６０、吐出弁６１は、弁密閉性を確保するためにゴム製とした円形の弁板中心部を仕切壁５９に設けた複数の弁通路を同時に開閉させるようにしたものが使用されることが多い。しかし、ゴム製の弁板は長期間ガソリンに接触すると膨潤して弾性が損なわれることで、開きすぎによる閉弁応答性の低下を招いたりする。そこで、図４（Ｂ）の燃料逆止弁６２の拡大部分図に示すように、弁板６０ａの上面に沿ってサポート板６２ｄを密着配置することが行われている。

しかし、サポート板６２ｄは弁密閉性を確保するのに必要な弾性を具えた硬質材料で作成されることから、これを弁板６０ａに密着配置するとその開きすぎは回避されるが、エンジン低回転域などの場合に応答性が悪くなって所定の開閉動作を行ないにくくなり、燃料が安定して供給されずにエンジンの運転を不調にする、という問題が生じやすい。

一方、ゴム製の弁板６０ａを仕切壁５９に固定する方法としては、図４（Ａ）に示すようにねじ部材６０ｂを用いたり（特許文献１参照）、図４（Ｂ）に示すようにリベット部材６２ｂを用いたりしている（特許文献２参照）。しかしながら、ねじやリベットなどの固定部材を用いて弁板６０ａを仕切壁５９に固定する場合、固定部材の締付け力にばらつきを生じやすいので、必要以上に締付けて弁板中心部が過圧縮されることがあると周縁部に反り変形が発生して閉弁不良を招きやすい。
実開昭４８―７４３０３号公報 特開平９−２１７６６２号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、脈動式ダイヤフラム燃料ポンプについて、燃料逆止弁を構成するゴム製の弁板が膨潤しても良好な応答性を確保できるようにし、加えて弁板中心部が適度の力で固定されて良好な閉弁密閉性を確保できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、脈動式ダイヤフラム燃料ポンプについて、ポンプ室と吸込室および吐出室とを区画する仕切壁にゴム製円形の弁板中心部を固定部材によって仕切壁に固定し、この固定部材を囲んで仕切壁に設けた複数の弁通路を弁板で開閉するものとした燃料逆止弁を具えた脈動式ダイヤフラム燃料ポンプにおいて、弁板の開弁動作を所定開度以内に規制する硬質の開弁規制部材を具えたものとした。

このことにより、仕切壁に設けた弁通路を開閉する弁板が開きすぎないように弁規制部材で常に規制して、開きすぎによる弁応答性の低下を防止することができる。またこれにより、弁板にサポート板などを用いて強い弾性を付与する必要がなくなるため、エンジン低回転域でも応答性を良好に維持することができる。

また、その弁規制部材を、固定部材を中心として外側方へ拡がり、閉弁位置の弁板を間隔を有して覆った円盤とすれば、簡易な構成で開弁動作において円形の弁板を一つの弁規制部材により所定開度以上に開かないように規制するとともに、一つの逆止弁で円形に配置された複数の弁通路について同時に開閉制御することができる。こうば記、燃料ポンプの燃料逆止弁。

さらに、その円盤の前記仕切壁に向かう内側面を、中心部から外側周縁に向かって仕切壁から遠ざかるように傾斜し且つ仕切壁に向かって凹に湾曲したものとすれば、弁板の最大開度においてその外側面と円盤内側面との間に隙間が生じて、円盤内側面に弁板の外側面が貼り付かなくなるため、閉弁動作を妨げることがないものとなる。

さらにまた、開弁規制部材を前述した円盤に代えて固定部材を中心とし閉弁位置の弁板と間隔を有して放射方向へ延びる複数の腕片とすれば、最小限の素材で弁規制部材を作成できるとともに、弁板の開弁規制部材への貼り付きをさらに少ないものとすることができる。

加えて、その固定部材を、軸部と頭部とからなり仕切壁が軸部を嵌め込む固定穴を有するものとするとともに、これらが熱可塑性樹脂でつくられたものとして、その頭部と仕切壁とに弁板の中心部を挟み込んで固定穴に嵌め込んだ軸部が溶着により仕切壁に固定されたものとすれば、ゴム製の弁板を仕切壁に固定する際の精密な締付け力管理を不要としながら、固定部材による過圧縮で生じる弁板の変形を容易に防止することができる。

さらに加えて、前述した円盤あるいは放射方向へ延びる複数の腕片とされた開弁規制部材を、固定部材の頭部に一体成形により作成されたものとすればその製作が容易となり、これら弁規制部材を別体品として頭部に取り付けたものとすれば既存の固定部材を利用して設置することもできるようになる。

本発明によると、燃料逆止弁を構成するゴム製の弁板が膨潤しても良好な応答性を確保できるようになる。また、弁板中心部が適度の力で容易に固定されて良好な閉弁密閉性を確保できるようにするものである。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は本発明の特徴部分である燃料逆止弁が配置された脈動式ダイヤフラム燃料ポンプを示すものあって、ポンプ本体２の一方の面にポンプダイヤフラム８に覆われてポンプ室６を形成するくぼみを具えるとともに脈圧室５を形成するくぼみを具えたダイヤフラムカバー体３を重ね、ポンプ本体２の他方の面にパルセータダイヤフラム７ａ，７ｂで覆われて吸込室９、吐出室１０を形成するくぼみを具えるとともに空気室１１ａ，１１ｂを形成するくぼみを具えたキャップ体４を重ねている。

そして、ポンプ本体２に背中合わせに形成されているポンプ室６と吸込室９および吐出室１０とを区画する仕切壁１２には燃料逆止弁としての吸込弁１３および吐出弁１４が設置され、燃料の流れを一定方向に規制している。尚、吸込弁１３と吐出弁１４とは同一構造なので、以下に吸込弁１３の構成についてのみ詳細に説明する。

図２は、開弁規制部材１８および固定部材１３Ａ、弁板１３Ｂ、弁通路１３Ｃからなる吸込弁１３の拡大部分図を示しており、仕切壁１２を垂直に貫通する複数の弁通路１３Ｃは平面視で円形に配置されている。これら弁通路１３Ｃの中心位置のポンプ室６側に設けられた固定穴１２ａには固定部材１３Ａの軸部１３ａが嵌入されているが、この軸部１３ａを含む固定部材１３Ａおよび固定穴１２ａを具えた仕切壁１２を含むポンプ本体２は熱可塑性樹脂で成形されており、軸部１３ａの円錐先端外周面が、仕切壁１２の固定穴１２ａ底部付近で当接する傾斜した内周面に超音波溶着で形成された溶着部１３ｃにより固定されている。そして、軸部１３ａの上端には大径の頭部１３ｂが設けられており、円板状の弁板１３Ｂの中央部を仕切壁１２に押さえつけて固定している。

このことにより、ねじやリベットなどの固定部材で弁板を固定する従来の組立工程において弁板の過圧縮を避けるために精密な締付け力の管理が必要とされるのと異なり、軸部１３ａの長さおよび固定穴１２ａの深さを一定にすることで弁板１３Ｂを過圧縮させることなく仕切壁１２と頭部１３ｂとの間に適度の力で挟み込んで固定できるため、組立作業が極めて容易となる。また、過圧縮させないことで弁板１３Ｂを変形させることがないものとしている。

固定部材１３Ａの頭部１３ｂ周囲には円盤状の開弁規制部材１８が、仕切壁１２に向かう内側面が弁板１３Ｂの外側面と所定の間隔を有してその上方を覆うように設けられている。また、開弁規制部材１８は固定部材と一体成形され硬質の熱可塑性樹脂で作られているので変形することなく弁板１３Ｂの開度を正確に規制する。尚、開弁規制部材１８は、固定部材１３Ａと別体品としてこれに取り付けるようにしてもよく、そのようにすることで既存の固定部材をそのまま利用できるようになる。また、その形状は固定部材１３Ａを中心とした円盤状に限らず、弁板１３Ｂの開弁を規制できるものであれば固定部材１３Ａを中心とし閉弁位置の弁板１３Ｂと間隔を有して放射方向に延びる複数の腕片としてもよく、これにより使用する素材が減量できるとともにその内側面への弁板１３Ｂの貼り付きが少ないものとすることができる。

弁板１３Ｂは、平面視で仕切壁１２に円形配置された複数の弁通路１３Ｃの開口部を総て覆う直径を有する円板状であり、通常は仕切壁１２の表面に密着してこれらを塞いでいる。一方、その上方を覆う弁規制部材１８は、その内側面が中心部から外側周縁に向かって仕切壁１２から遠ざかるように傾斜し且つ仕切壁１２に向かって凹に湾曲している。従って、脈動圧力の負圧時にこれと逆向きに湾曲して開弁した弁板１３Ｂの外側面が開弁規制部材１８の内側面に密着して貼り付くことがないため、閉弁動作を妨げることがない。

図示しないエンジンのクランクケースまたは吸気管から脈圧導入路１５を経由して脈動圧力が脈圧室５に導入され、ポンプダイヤフラム８が往復変位してポンプ動作を行うとき、本実施の形態によると弁板１３Ｂが開弁規制部材１８で所定開度以上に開くことを阻止され、従って閉弁応答性を維持しやすい。また、開弁規制部材１８の内側面が弧状に凹んで湾曲しているため、開弁時にこれと逆方向に反る弁板１３Ｂの外側面が貼り付くことがなく、閉弁時の応答性が損なわれることがない。尚、開弁規制部材１８の内側面と弁板１３Ｂとの間隔は、弁板１３Ｂが開きすぎない範囲且つエンジン要求最大流量の燃料が通過できるものであればよく、一般的には外側周縁付近で０．２ｍｍ〜０．５ｍｍが適当である。

一方、ポンプ室６の圧力が高くなると、その圧力が開弁規制部材１８の内側に導入されることによって弁板１３Ｂが各弁通路１３Ｃの開口部を瞬時に密閉して優れた閉弁応答性を実現するため燃料の逆流を確実に防ぐことができる。

殊に、弁板１３Ｂが長期間の使用により膨潤し弾性が低下したような場合でも、本発明により逆止弁の機能を確保しやすいものとなる。さらに、弁板１３Ｂに付帯してその弾性を補強する部材を設ける必要がなくなり、例えば弁応答性が鈍くなりやすいエンジンの低回転域においても正確な弁動作を実現しやすいものとなる。

本発明の実施の形態を示す縦断面図。 図１の拡大部分図。 従来例を示す縦断面図。 （Ａ）は図３の逆止弁の拡大部分図、（Ｂ）は従来の異なる逆止弁の拡大部分図。

符号の説明

６ ポンプ室、９ 吸込室、１０ 吐出室、１２ 仕切壁、１２ａ 固定穴、１３ 吸込弁、１３Ａ，１４Ａ 固定部材、１３Ｂ，１４Ｂ 弁板、１３Ｃ，１４Ｃ 弁通路、１３ａ 軸部、１３ｂ 頭部、１４ 吐出弁、１８ 開弁規制部材

Claims (1)

1. ポンプ室と吸込室および吐出室とを区画する仕切壁にゴム製円形の弁板中心部を固定部材によって仕切壁に固定し、前記固定部材を囲んで前記仕切壁に設けた複数の弁通路を前記弁板で開閉するとともに前記固定部材を中心として外側方へ拡がり、閉弁位置の前記弁板を間隔を有して覆った円盤とした前記弁板の開弁動作を所定開度以内に規制する硬質の開弁規制部材を具えた脈動式ダイヤフラム燃料ポンプにおいて、前記円盤の前記仕切壁に向かう内側面が中心部から外側周縁に向かって前記仕切壁から遠ざかるように傾斜し且つ前記仕切壁に向かって凹に湾曲している、ことを特徴とする脈動式ダイヤフラム燃料ポンプ。
   

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